CN102656521A - 静电荷像显影用调色剂 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种转印效率高、调色剂消耗量少的调色剂。所述调色剂包含粘合树脂和着色剂，调色剂颗粒的粒度分布满足下式(1)和(2):GSD_α≤GSD_β≤GSD_γ(1)；0.80≤GSD_β≤0.88(2)。

Description

静电荷像显影用调色剂

技术领域

本发明涉及静电荷像显影用调色剂颗粒、包含该调色剂颗粒的电子照相用图像形成用显影剂、以及利用该显影剂的电子照相用图像形成方法，更详细地说，涉及粒度分布窄、转印效率良好、且调色剂消耗量少的调色剂颗粒、包含该调色剂颗粒的电子照相用图像形成用显影剂以及采用该显影剂的电子照相用图像形成方法。

背景技术

已知多种如下电子照相法：使用光导电性物质，通过多种手段，在感光部件上形成静电潜像，用调色剂使该静电荷像显影而形成可见图像后，将调色剂图像转印到用如纸那样的承印材料上，然后施加热和/或压力，形成定影在承印材料上的图像。

因此，近年来，利用电子照相法的图像形成装置多种多样，包括打印机和传真机。这样的图像形成装置需要更高的分辨率和鲜明度的显影方式，为此，正在开发粒径小的调色剂。

另一方面，在调色剂颗粒的粒度分布宽的情况下，有可能会产生感光体等的污染或清洁性下降等问题。

近年来，在印刷市场中，对适合于高速印刷的调色剂，特别是对转印效率良好、调色剂消耗量少的调色剂的需求逐渐增加。

发明内容

技术课题

本发明要解决的第一技术课题在于提供一种转印效率和清洁性良好、调色剂消耗量少的调色剂颗粒。

本发明要解决的第二技术课题在于提供一种包含上述调色剂颗粒的静电荷像显影剂。

本发明要解决的第三技术课题在于提供一种使用上述静电荷像显影剂的电子照相用图像形成方法。

解决课题的手段

为了实现上述第一技术课题，本发明提供一种静电荷像显影用调色剂颗粒，其包含粘合树脂和着色剂，该调色剂颗粒的粒度分布满足下式(1)和(2):

GSD_α≤GSD_β≤GSD_γ  (1)

0.80≤GSD_β≤0.88    (2)

上述式中，

${\mathrm{GSD}}_{\mathrm{\α}}=\frac{D_{16,\mathrm{Number}}}{D_{16,\mathrm{Volume}}},$

${\mathrm{GSD}}_{\mathrm{\β}}=\frac{D_{50,\mathrm{Number}}}{D_{50,\mathrm{Volume}}}$ 且

${\mathrm{GSD}}_{\mathrm{\γ}}=\frac{D_{84,\mathrm{Number}}}{D_{84,\mathrm{Volume}}},$

此处，

D_16,Number和D16,Volume各自表示从小值侧累积的16%个数粒径和体积粒径，

D_50,Number和D_50,Volum各自表示50%个数粒径和体积粒径，

D_84,Number和D_84,Volume各自表示从小值侧累积的84%个数粒径和体积粒径。

根据本发明的一实施方式，可以是上述GSD_α>0.01。

根据本发明的另一实施方式，可以是上述GSD_γ≤1。

为了实现上述第二技术课题，本发明提供一种静电荷像显影剂，其包含上述调色剂颗粒和载体。

为了实现上述第三技术课题，本发明提供一种电子照相用图像形成方法，其包括在形成有静电潜像的感光体表面上附着所述调色剂来形成调色剂图像，并将所述调色剂图像转印到转印材的工序。

发明效果

本发明的调色剂颗粒在转印效率和清洁性方面优异、且调色剂消耗量少。

具体实施方式

下面，对根据本发明的优选实施方式的调色剂颗粒进行更详细的说明。

根据本发明的一实施方式的调色剂颗粒包含粘合树脂和着色剂，该调色剂颗粒的粒度分布满足下式(1)和(2):

GSD_α≤GSD_β≤GSD_γ  (1)

0.80≤GSD_β≤0.88    (2)

上述式中，

${\mathrm{GSD}}_{\mathrm{\α}}=\frac{D_{16,\mathrm{Number}}}{D_{16,\mathrm{Volume}}},$

${\mathrm{GSD}}_{\mathrm{\β}}=\frac{D_{50,\mathrm{Number}}}{D_{50,\mathrm{Volume}}}$ 且

${\mathrm{GSD}}_{\mathrm{\γ}}=\frac{D_{84,\mathrm{Number}}}{D_{84,\mathrm{Volume}}},$

此处，

D_16,Number和D16,Volume各自表示从小值侧累积的16%个数粒径和体积粒径，

D_50,Number和D_50,Volum各自表示50%个数粒径和体积粒径，

D_84,Number和D_84,Volume各自表示从小值侧累积的84%个数粒径和体积粒径。

根据本发明的调色剂颗粒满足上述式(1)和(2)，由此粒度分布狭窄、转印效率良好、调色剂消耗量少。

根据本发明的一实施方式，可以是上述GSD_α>0.5。

根据本发明的另一实施方式，可以是上述GSD_γ≤1。

本发明的调色剂颗粒中所包含的粘合树脂可通过将选自如下单体中的1种或2种以上的聚合性单体聚合来制造：乙烯基系单体、具有羧基的极性单体、具有不饱和酯基的单体和具有脂肪酸基的单体。作为上述聚合性单体的具体例，有苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯等苯乙烯系单体；丙烯酸、甲基丙烯酸；丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺等(甲基)丙烯酸衍生物；乙烯、丙烯、丁烯等乙烯性不饱和单烯烃；氯乙烯、偏氯乙烯、氟乙烯等卤化乙烯；醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯等乙烯酯；乙烯基甲醚、乙烯基乙醚等乙烯基醚；乙烯基甲基酮、甲基异丙烯基酮等乙烯基酮；2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、N-乙烯基吡咯烷酮等含氮乙烯基化合物等，但并不限于此。

为了进行上述聚合，通常使用聚合引发剂，作为这样的聚合引发剂，有过氧化苯甲酰系和偶氮系聚合引发剂。

选择上述粘合树脂中的一部分，使其与交联剂进一步进行反应，作为这样的交联剂，可以使用异氰酸酯化合物和环氧化合物等。

作为上述调色剂颗粒中所包含的着色剂，可以直接使用颜料，也可以以颜料分散在树脂内的色母料的形态使用。

上述颜料可以从在商业上经常使用的颜料、即黑色颜料、青色颜料、品红颜料、黄色颜料以及它们的混合物中适当选择使用。

上述着色剂的含量只要是足够将调色剂着色而通过显影形成可见图像程度的量即可，例如，以上述粘合树脂100重量份为基准，优选为1～20重量份。

另一方面，上述调色剂颗粒除了粘合树脂和着色剂以外还可以进一步包含添加剂。作为调色剂颗粒中包含的添加剂，可以使用如蜡之类的脱模剂、带电控制剂等。

蜡可以提高调色剂图像的定影性，可以使用低分子量聚丙烯、低分子量聚乙烯等聚烯蜡（polyalkylene wax）；酯蜡、卡那巴蜡、石蜡等。调色剂中包含的蜡相对于全部调色剂组合物100重量份的含量通常为0.1重量份～30重量份的范围。在上述蜡的含量不到0.1重量份时，难以实现在不使用油的情况下可以定影调色剂颗粒的无油定影，因此不优选，而在超过30重量份时，保管时有可能导致调色剂的絮凝现象，因此不优选。

此外，上述添加剂可以进一步包含外加剂。外加剂用于提高调色剂的流动性或用于调节带电特性，其包括大粒径硅石、小粒径硅石和聚合物微球。

根据本发明的实施方式的调色剂颗粒可以用多种方法来制造。即，只要是在所属技术领域中使用的、可以制造具有上述物性的调色剂颗粒的方法，就没有特别限定。

例如，可以利用如下方法来制造。在乳胶分散液、着色剂分散液和蜡分散液的混合物中，添加凝聚剂，进行均质化，然后经过凝聚步骤，由此制造调色剂颗粒。即，将乳胶分散液、着色剂分散液和蜡分散液投入反应器中并混合后，投入凝聚剂，在pH 1.5～2.3、且20～30℃下，以1.0～2.0m/s的搅拌线速度，进行均质化10～100分钟，然后，使反应器升温至48～53℃，以1.0～2.5m/s的搅拌线速度搅拌，进行凝聚。

上述凝聚的调色剂颗粒经过熔合步骤后，再经过冷却和干燥步骤，而得到所希望的调色剂颗粒。使用硅石等，对干燥后的调色剂颗粒进行外加处理，调节带电电荷量等，最终可以制造激光打印机用调色剂。

本发明的调色剂颗粒可以具有芯-壳结构，在制造芯-壳结构的调色剂时，向芯体用乳胶分散液、着色剂分散液和蜡分散液的混合物中，添加凝聚剂，进行均质化后，经过凝聚步骤，制造一次凝聚调色剂，向所得到的一次凝聚调色剂中，添加壳体用乳胶分散液，形成壳层后，经过熔合步骤。

根据本发明的另一实施方式，提供一种包含上述调色剂颗粒的静电荷像显影剂。上述静电荷像显影剂可以进一步包含选自表面由绝缘物质披覆的铁素体、由绝缘物质披覆的磁铁矿和由绝缘物质披覆的铁粉末所组成的组中的1种以上物质作为载体。

根据本发明的另一实施方式，提供一种使用上述调色剂颗粒的电子照相用图像形成方法。

具体地说，提供一种包括使上述调色剂或上述静电荷像显影剂附着于形成有静电潜像的感光体表面上而形成调色剂图像，并将上述调色剂图像转印到转印材的工序的图像形成方法。

根据本发明的调色剂或静电荷像显影剂被用于电子照相用图像形成装置，此处，电子照相方式的图像形成装置是指激光打印机、复印机、传真机等。

下面，举出优选的实施例，更详细说明本发明，但本发明并不限于这些实施例。

平均粒径的测定

用Multisizer 3库尔特粒度分析仪(Multisizer 3Coulter Counter)来测定平均粒径。上述库尔特粒度分析仪中，孔径(aperture)使用100μm，在作为电解液的ISOTON-II(贝克曼库尔特公司)50~100ml中添加适量的表面活性剂，向其中添加测定试样10~15mg，然后用超声波分散器，进行分散处理5分钟，从而制造试样。

玻璃化转变温度(Tg,℃)的测定

使用差示扫描量热仪(耐驰公司产品)，使试样以10℃/分钟的加热速度从20℃升温至200℃后，以20℃/分钟的冷却速度急冷至10℃，然后再以10℃/分钟的加热速度升温来测定。

酸值的测定

酸值(mgKOH/g)是通过使树脂溶解在二氯甲烷中后进行冷却，滴定0.1NKOH甲醇溶液来测定。

分子量的测定

分子量用凝胶渗透色谱法(Waters Alliance GPC 2000系统)来测定。所用的溶剂为THF(四氢呋喃)，用标准聚苯乙烯绘制分子量的校准曲线来测定。

实施例1

(芯体和壳体用乳胶的制造)

将设有搅拌器、温度计和冷凝器的容积为30升的反应器设置在作为传热介质的油槽中。在这样设置的反应器内，投入蒸馏水6,600g和表面活性剂(Dowfax 2A1)32g，使反应器温度增加至70℃，以100rpm的速度进行搅拌。接着，利用圆盘式叶轮（disc-type impeller），将如下乳化混合物以400~500rpm搅拌30分钟后，用1小时缓慢投入到上述反应器中，所述乳化混合物包括：单体、即苯乙烯8,380g、丙烯酸丁酯3,220g、丙烯酸2-羧乙酯370g和1,10-癸二醇二丙烯酸酯226g、以及蒸馏水5,075g、表面活性剂(Dowfax 2A1)226g、聚乙二醇乙醚甲基丙烯酸酯530g、作为链转移剂的1-十二烷基硫醇188g。其后，进行反应约8小时后，缓慢冷却至常温，结束反应。

反应结束后，利用差示扫描量热仪(DSC)，对粘合树脂的玻璃化转变温度(Tg)进行测定，结果上述温度为62℃。使用聚苯乙烯标准试样，通过GPC(凝胶渗透色谱)，测定粘合树脂的数均分子量，其结果上述数均分子量为50,000。

(颜料分散液的制造)

在设有搅拌器、温度计和冷凝器的容积为3升的反应器中，放入青色颜料(日本大日精化株式会社产品，ECB303)540g、表面活性剂(Dowfax 2A1)27g、蒸馏水2,450g，然后缓慢地搅拌约10小时，从而实施预分散。实施10小时的预分散后，利用珠磨机(德国耐驰公司，Zeta RS)，进行分散4小时。结果，得到青色颜料分散液。

分散结束后，使用Multisizer 2000(马尔文公司产品)，测定青色颜料颗粒的粒度，结果，D50(v)为170nm。此处，D50(v)是指，相当于以体积平均粒径基准计为50%的粒径，即，测定粒径后从小颗粒累积体积时相当于总体积的50%的粒径。

(蜡分散液的制造)

在设有搅拌器、温度计和冷凝器的容积为5升的反应器中，投入表面活性剂(Dowfax 2A1)65g和蒸馏水1,935g后，在高温下，将上述混合液缓慢搅拌约2小时，同时将蜡(日本NOF公司，WE-5)1,000g投入上述反应器中。使用均化器(IKA公司，T-45)，将上述混合液分散30分钟。结果，得到蜡分散液。

分散结束后，使用Multisizer 2000(马尔文公司产品)，测定分散的颗粒的粒度，结果D50(v)为320nm。

(调色剂颗粒的制造)

在70升反应器中，投入上述制造的芯体用乳胶分散液13,881g、着色剂分散液2,238g和蜡分散液2,873g，然后在常温下以1.21m/s混合约15分钟。作为凝聚剂，投入PSI(聚硅酸铁)和硝酸的混合溶液(PSI/1.88% HNO3=1/2)5,760g，然后在25℃、pH 1.3~2.3下，以50rpm(搅拌线速度1.79m/秒)混合30分钟，并使用均化器(IKA公司，T-45)，进行分散。分散30分钟后，将反应器的温度升温至51℃，然后以2.42m/s进行搅拌(折叶桨式叶轮尺寸：直径=0.30m，高度=0.07m)，持续进行凝聚直到D_50,v达到6.2～6.4μm为止，用20分钟投入壳体用乳胶分散液5,398g。持续进行搅拌，直到平均粒径达到6.7~6.9μm为止，然后将4%氢氧化钠水溶液投入反应器中，以1.90m/s进行搅拌至pH 4，并以1.55m/s进行搅拌至pH7。一边维持搅拌速度，一边使反应器的温度升温至96℃，以使调色剂颗粒熔合。在利用FPIA-3000(sysmex公司，日本)测定圆度的结果为0.980时，将反应器的温度冷却至40℃，并将pH调节为9.0，使用SUS筛(孔径:16μm)，分离调色剂后，将分离的调色剂用蒸馏水清洗4次，然后用1.88%硝酸水溶液将pH调节为1.5，清洗，用蒸馏水再次清洗4次，将表面活性剂等全部去除。接下来，在流化床干燥机中、于40℃的温度下，将完成清洗的调色剂颗粒干燥5小时，得到干燥的调色剂颗粒。

实施例2～3

如下表1所示那样改变叶轮尺寸和搅拌速度，除此以外，采用与上述实施例1相同的方法，制造调色剂颗粒。下表1中，d值表示叶轮的直径，b值表示叶轮的高度。下表1中，搅拌速度是将以上述实施例1的搅拌速度为基准向上或向下调节的程度以百分比来显示的。

比较例1～3

改变叶轮类型，除此以外，采用与上述实施例1相同的方法，制造调色剂颗粒。

表1

上述实施例和比较例中制造的调色剂颗粒的GSD_α、GSD_β和GSD_γ值示于下表2。

表2

	实施例1	实施例2	实施例3	比较例1	比较例2	比较例3
							GSDα	0.793	0.774	0.771	0.861	0.854	0.786
GSDβ	0.823	0.846	0.842	0.859	0.846	0.760
							GSDγ	0.862	0.863	0.861	0.879	0.864	0.677

由上述表2可知，根据本发明的实施例的调色剂颗粒满足式(1)和式(2)的所有的条件，根据比较例的调色剂颗粒不满足式(1)和/或式(2)。

对上述实施例和比较例中制造的调色剂颗粒的评价如下进行。

带电性评价

使用将上述实施例和比较例中制造的调色剂颗粒9.75g、硅石(TG 810G;卡博特公司产品)0.2g、硅石(RX50;德固赛公司产品)0.05g混合而制造的调色剂颗粒，利用带电性测定装置q/m测量仪(EPPING公司，德国)，测定带电性。利用脱步勒混合机(华宝公司，瑞士)，对与载体(100μm,日本图像协会)9.3g和上述硅石混合的调色剂0.7g进行混合。取出其中的1g，在常温常湿条件下，放入q/m测量仪内，测定90秒钟的带电量，其结果示于下表3。

调色剂消耗量的评价

使用将上述实施例和比较例中制造的调色剂颗粒9.75g、硅石(TG 810G;卡博特公司产品)0.2g和硅石(RX50;德固赛公司产品)0.05g混合而制造的调色剂颗粒，从三星CLP-510打印机，以印字比率5%的图像输出1,000张A4用纸，然后测定显影器和废调色剂的重量，与初始显影器重量进行比较，从而算出每1,000张的调色剂消耗量。

每1,000张的调色剂消耗量=(初始显影器重量)-[(输出后的显影器重量)-(输出后的废调色剂重量)]

转印效率的评价

使用将上述实施例和比较例中制造的调色剂颗粒9.75g、硅石(TG 810G;卡博特公司产品)0.2g和硅石(RX50;德固赛公司产品)0.05g混合而制造的调色剂颗粒，从三星CLP-510打印机，利用2cm x 2cm实体图形转印后，吸入OPC、中间带、用纸的调色剂后测定重量。由测定的各重量值，根据下式算出转印效率。

1次转印效率(%)=[(中间转印体上的调色剂量)/(转印前感光体上的调色剂量)]*100

2次转印效率(%)=[(用纸上的调色剂量)/(转印前中间转印体上的调色剂量)]*100

图像品质的评价

使用将上述实施例和比较例中制造的调色剂颗粒9.75g、硅石(TG 810G;卡博特公司产品)0.2g和硅石(RX50;德固赛公司产品)0.05g混合而制造的调色剂颗粒，从三星CLP-510打印机，输出JIS-JIS-SCID的N2图像，并以下述基准进行评价。

○:图像细部清晰可见

△:稍差

×:图像细部不清晰

上述评价结果示于下表3。

表3

如上述表3所示可知，根据本发明的一实施方式的实施例1～3的调色剂颗粒的粒度分布窄、带电性优异、调色剂消耗量少、转印效率和图像品质优异。

Claims (6)

1.一种静电荷像显影用调色剂颗粒，其包含粘合树脂和着色剂，该调色剂颗粒的粒度分布满足下式(1)和(2):

GSD_α≤GSD_β≤GSD_γ(1)

0.80≤GSD_β≤0.88(2)

上述式中，

${\mathrm{GSD}}_{\mathrm{\α}}=\frac{D_{16,\mathrm{Number}}}{D_{16,\mathrm{Volume}}},$

${\mathrm{GSD}}_{\mathrm{\β}}=\frac{D_{50,\mathrm{Number}}}{D_{50,\mathrm{Volume}}}$ 且

${\mathrm{GSD}}_{\mathrm{\γ}}=\frac{D_{84,\mathrm{Number}}}{D_{84,\mathrm{Volume}}},$

此处，

D_16,Number和D_16,Volume各自表示从小值侧累积的16%个数粒径和体积粒径，

D_50,Number和D_50,Volum各自表示50%个数粒径和体积粒径，

D_84,Number和D_84,Volume各自表示从小值侧累积的84%个数粒径和体积粒径。

2.根据权利要求1所述的调色剂颗粒，其特征在于，所述GSD_α>0.5。

3.根据权利要求1所述的调色剂颗粒，其特征在于，所述GSD_γ≤1。

4.一种静电荷像显影剂，其包含权利要求1至3中任一项所述的调色剂颗粒。

5.根据权利要求4所述的静电荷像显影剂，其特征在于，进一步包含选自由绝缘物质披覆的铁素体、由绝缘物质披覆的磁铁矿和由绝缘物质披覆的铁粉末所组成的组中的1种以上的物质作为载体。

6.一种电子照相用图像形成方法，其包括使调色剂附着于形成有静电潜像的感光体表面上而形成调色剂图像，并将所述调色剂图像转印到转印材的工序，其特征在于，作为所述调色剂使用权利要求1至3中任一项所述的调色剂颗粒。